(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱筒及び熱伝導ユニットを備えた蓄熱装置であって、
前記蓄熱筒の筒壁は外壁及び内壁を有し、前記外壁と前記内壁との間には挟層空間が設けられ、前記挟層空間内には断熱保温材が配置され、前記蓄熱筒の収納空間内に前記熱伝導ユニットの一部が配置され、前記蓄熱筒の前記収納空間内には蓄熱材が収納され、
前記蓄熱材は、金属、砂石、レンガ、セメント、スラグ及び甲殻類からなる群から選ばれる二種以上を含み、
前記断熱保温材は、けい酸カルシウム板、石灰、酸化マグネシウム物質及び断熱性を有する建築廃材からなる群から選ばれる二種以上を含み、
前記熱伝導ユニットは、熱伝導体及び熱交換体を含み、
前記熱伝導体及び前記熱交換体の一部を前記収納空間内へ配置し、前記蓄熱筒から延伸された前記熱伝導体を発熱源に接続し、
前記収納空間内の前記熱伝導体と前記熱交換体は、同ピッチで互いに括りあうように巻回して一体化されており、
前記蓄熱筒から延伸された前記熱交換体は、熱供給セクションにより被加熱物と接続される、
ことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記発熱源は、円弧凹部の集光プレートであり、中央部に集光点が設けられ、前記集光点に対応した箇所に設けられた接合部により前記熱伝導体と接続されることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱装置に関し、特に、現地の廃棄物を利用して蓄熱材及び蓄熱筒を製作することにより、蓄熱装置の運送及製造にかかるコストを減らし、廃棄物を再利用して環境汚染を減らすことができる蓄熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加熱物を加熱する装置は、電気エネルギを主なエネルギ源として使用し、電気エネルギを電磁波又は熱エネルギに変換することにより、加熱物を加熱していた。
【０００３】
しかし、世界の原油資源が徐々に減り、原油価格が高騰している状況に鑑み、世界各国は原油に代わるエネルギを積極的に探し始めている。現在、石油に代わるエネルギ源としては、水力、風力、火力、核エネルギ、太陽エネルギなどがある。そのなかでも火力及び核エネルギを利用する方式は、環境及び生態系を汚染し易い。水力を利用する方式では、ダムを建設する必要があるとともに、大量の水資源が必要であり、乾季のときなどに電気を十分に供給することができなくなる虞がある。また、風力を利用する方式では、風が強い広い場所が必要であるため、利用可能な地域が限定され、風力が安定しないため、電力を安定的に供給することが困難となることがある。
太陽エネルギを利用する方式は、地球上であればどの地域でも利用可能であり、地域により利用可能な地域が限定されずに永続的に使用することができるとともに、汚染が全く発生しないクリーンエネルギの特性を備える。そのため、太陽エネルギは、原油などの従来のエネルギに代わる代替エネルギとして現在各国が最も注目し、積極的に開発を行っている。
【０００４】
電気エネルギを電磁波、熱エネルギなどへ変換する従来技術を、太陽エネルギを熱エネルギへ有効に変換させる技術で代替することができる場合、高コストで環境を汚染させる虞がある原油により発電を行って熱エネルギを得て被加熱物を加熱する従来方式と異なり、原油価格の高騰により電気料金が上がって経済的な負担が増えることを防ぐとともに、エネルギの節減及び二酸化炭素の排出量の削減を達成することができる。そのため、太陽エネルギにより熱を供給する装置が次々と研究・開発されている。しかし、従来の太陽エネルギの熱供給装置は、製造コストが非常に高い上、部品を組み立てる際、組み立てる場所まで部品を運送する必要がある。もし組み立てる場所が遠隔地又は国外である場合、運送コストが高くなり、メーカ又は消費者にとって経済的負担が非常に大きくなる。
【０００５】
そのため、従来技術の問題点を解決することができる蓄熱装置が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、現地の廃棄物を利用して蓄熱材及び蓄熱筒を製作することにより、蓄熱装置の運送及び製造にかかるコストを減らし、廃棄物を再利用して環境汚染を減らすことができる蓄熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、蓄熱筒及び熱伝導ユニットを備えた蓄熱装置であって、前記蓄熱筒の筒壁は外壁及び内壁を有し、前記外壁と前記内壁との間には挟層空間が設けられ、前記挟層空間内には断熱保温材が配置され、前記蓄熱筒の収納空間内に前記熱伝導ユニットの一部が配置され、前記蓄熱筒の前記収納空間内には蓄熱材が収納され、前記蓄熱材は、金属、砂石、レンガ、セメント、スラグ及び甲殻類からなる群から選ばれる二種以上を含み、前記断熱保温材は、けい酸カルシウム板、石灰、酸化マグネシウム物質及び断熱性を有する建築廃材からなる群から選ばれる二種以上を含み、前記熱伝導ユニットは、熱伝導体及び熱交換体を含み、前記熱伝導体及び前記熱交換体の一部を前記収納空間内へ配置し、前記蓄熱筒から延伸された前記熱伝導体を発熱源に接続し、前記収納空間内の前記熱伝導体と前記熱交換体は、同ピッチで互いに括りあうように巻回して一体化されており、前記蓄熱筒から延伸された前記熱交換体は、熱供給セクションにより被加熱物と接続されることを特徴とする蓄熱装置が提供される。
【０００９】
また、前記発熱源は、円弧凹部の集光プレートであり、中央部に集光点が設けられ、前記集光点に対応した箇所に設けられた接合部により前記熱伝導体と接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蓄熱装置は、電力を熱エネルギに変換して被加熱物を加熱する従来方式を代替し、太陽エネルギを熱供給の発熱源として用い、被加熱物を加熱し、次第に高くなる電気料金による経済的負担を減らすことができる上、エネルギの節減及び二酸化炭素の排出量の削減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による蓄熱装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による蓄熱装置を使用するときの状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照する。図１に示すように、本発明の一実施形態による蓄熱装置は、少なくとも蓄熱筒１、発熱源２及び熱伝導ユニット３により構成される。
【００１３】
蓄熱筒１は、コンテナなど簡単に取得することができる収容体でもよく、筒壁に設けられた外壁及び内壁を有する。外壁と内壁との間には挟層空間１１が形成されている。この挟層空間１１内には断熱保温材１２が設けられている。この断熱保温材１２は、けい酸カルシウム板、石灰、酸化マグネシウム物質（例えば、酸化マグネシウム板、酸化マグネシウムレンガなど）、断熱性を有する建築廃材などのうちの１つ又はそれらの組み合わせでもよい。蓄熱筒１の収納空間１３内には、蓄熱材１４が配置されてもよい。この蓄熱材１４は、直径が３０ｃｍ以下の砂石（陸砂及び海砂を含む）、レンガ、セメント、スラグ、金属及び甲殻類など蓄熱性を備えた材料からなる群のうちの１つ又はその組成物からなり、収納空間１３の熱伝導体３１及び熱交換体３２の残りの空間に蓄熱材１４を充填し、熱伝導体３１及び熱交換体３２を覆う。
【００１４】
発熱源２は、円弧凹部の集光プレートであり、中央部に設けられた集光点２１と、接合部２２と、を有する。
【００１５】
熱伝導ユニット３は、熱伝導体３１及び熱交換体３２を含む。熱伝導体３１及び熱交換体３２は、耐熱、耐圧、防錆の管体である。この管体内に流体を収容し、熱伝導体３１と、発熱源２の接合部２２とを接続させ、熱伝導体３１の一部を蓄熱筒１の収納空間１３内へ延伸させ、蓄熱筒１の収納空間１３内に収納した熱交換体３２の一部に接触させて巻回し、、蓄熱筒１の外側に延伸された熱交換体３２に形成された熱供給セクション３２１により被加熱物４と接続させる。
【００１６】
図１と併せて図２を参照する。図１及び図２に示すように、発熱源２を、太陽光線が照射されやすい場所（例えば、屋外など）へ設置し、太陽光線が円弧凹部の発熱源２内で屈折されて発熱源２の中央部に設けられた集光点２１に集光されるようにする。その後、集光された太陽エネルギを発熱源２の接合部２２から、接合部２２上に取り付けた熱伝導体３１へ送り、熱伝導体３１内部の流体を加熱させる。続いて、加熱された流体が熱伝導体３１に沿って蓄熱筒１内に流入される。その後、蓄熱筒１内に設置され、熱伝導体３１と接触されて巻回した熱交換体３２内の流体と熱交換を行うことにより、熱交換体３２内の流体は、熱伝導体３１内の流体により熱伝導されて温度が上昇する。続いて、熱交換体３２内で温度が上昇した流体は、熱交換体３２に沿って被加熱物４に接続された熱供給セクション３２１まで流れて被加熱物４の加熱を行う。
このように、発熱源２により太陽エネルギを吸収して熱伝導体３１内の流体を加熱させ、熱伝導体３１内の流体と、熱交換体３２内の流体との間で熱交換を行い、熱交換体３２内の流体の温度を上げ、熱供給セクション３２１により接続された被加熱物４を加熱する循環過程を繰り返す。そのため、本実施形態の方式では、電気エネルギを全く必要としない。そのため、電気エネルギを使用して被加熱物４を加熱することにより生じる経済的負担を無くし、エネルギの節減及び二酸化炭素の排出量の削減を達成することができる。
【００１７】
また本実施形態は、蓄熱筒１の収納空間１３内に充満させた蓄熱材１４により、熱伝導体３１及び熱交換体３２を覆って熱エネルギを集中させ、蓄熱筒１の壁を断熱保温材１２で構成することにより蓄熱筒１の熱エネルギが外部に漏れることを防ぎ、蓄熱筒１の収納空間１３内の温度を高温に維持することができる。熱伝導体３１及び熱交換体３２は、蓄熱材１４により覆われている上、熱エネルギが外部に放出されることを断熱保温材１２により防ぐことができる。これにより、熱伝導体３１内の流体の熱エネルギを熱交換体３２内の流体へ有効に伝えることができる。蓄熱筒１には、空のコンテナを用い、蓄熱材１４には、現地の金属、砂石、レンガ、セメントなどの建材、あるいはスラグ、甲殻類などの廃材を利用することができるため、蓄熱装置の製造コストを下げることができる上、建材又はスラグ、甲殻類などの廃棄物を有効に再利用し、資源を有効利用して環境汚染を減らすことができる。そのため、環境を保護することができる。
【００１８】
本実施形態の蓄熱材１４は、廃棄物の使用だけに限定されるわけではなく、例えば、現地で得られる蓄熱効果を有する金属、砂石、レンガ、セメント、スラグ、甲殻類など、新しい材料又は古い材料を使用することもできる。
【００１９】
上述したことから分かるように、本発明の蓄熱装置は、以下（１）〜（４）の長所を有する。
（１）蓄熱筒に空のコンテナを用い、蓄熱材に現地の金属、砂石、レンガ、セメントなどの建材、あるいはスラグ、甲殻類などの廃材を利用することができるため、廃棄物を有効利用し、蓄熱装置の製造コストを下げることができる上、資源を十分に利用して環境汚染を減らすことができる。そのため、環境を保護することができる。
（２）蓄熱筒には、空のコンテナを用い、蓄熱材及び断熱保温材には、現地で得ることができる建築廃材などを用いる。これにより、組み立て場所まで蓄熱筒、蓄熱材及び断熱保温材を運送する必要がなくなり、運送コストを節減することができる。
（３）太陽エネルギを有効に蓄積して熱エネルギへ変換して被加熱物を加熱する方式であるため、電気エネルギを使用して被加熱物を加熱することにより生じる経済的負担が無くなる上、エネルギの節減及び二酸化炭素の排出量の削減を達成することができる。
（４）断熱効果及び蓄熱効果を備えた蓄熱筒を、太陽エネルギを吸収する熱伝導体として用い、被加熱物に熱エネルギを提供する熱交換体と熱交換を行うことにより、太陽エネルギにより被加熱物の加熱を有効に行うことができる。
【００２０】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２１】
１      蓄熱筒
２      発熱源
３      熱伝導ユニット
４      被加熱物
１１    挟層空間
１２    断熱保温材
１３    収納空間
１４    蓄熱材
２１    集光点
２２    接合部
３１    熱伝導体
３２    熱交換体
３２１  熱供給セクション
【図１】
0005619718.tif 000002
【図２】
0005619718.tif 000003